5.4.1 光合作用与能量转化—捕获光能的色素和结构课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

第四节 光合作用与能量转化 ——捕获光能的色素和结构 1 植物工厂 你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。 1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 用人工光源可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。 影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。 问题探讨 2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？ 捕获光能的色素和结构 正常苗 白化苗 能进行光合作用制造有机养料。 不能进行光合作用，无法制造有机养料。 证明：光合作用需要色素 有色素才能将光能转化为化学能 玉米中有时会出现白化苗。白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。 一、捕获光能的色素和结构 追根溯源，活细胞生命所需的能量最终是来自太阳的光能，而将光能转化为化学能要通过光合作用，进行光合作用的细胞，首先要捕获光能。而光能的捕获与叶片中的色素有关。 那么绿叶中有哪些色素呢？ 　　　 （一）捕获光能的色素 提取: 分离: 提取和分离绿叶中的色素，探究绿叶中色素的种类 用层析液分离色素 用无水乙醇提取色素 （溶解色素） （色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液扩散得快。） 1.绿叶中色素的提取和分离 纸层析法 实验目的 实验原理 新鲜的绿叶（深绿）（如菠菜的绿叶） 无水乙醇（可用体积分数95%的乙醇，加入适量无水碳酸钠，除去乙醇中水分） 层析液 二氧化硅和碳酸钙。 （色素含量高） 实验材料用具 （2）方法步骤： ①提取绿叶中的色素 （2）方法步骤： 剪碎 研磨 二氧化硅 ：使研磨更加充分 碳酸钙 ：防止色素破坏，主要保护叶绿素 无水乙醇 ：溶解色素 为什么研磨要迅速、充分？ 少量多次 防止乙醇过度挥发，充分溶解色素 称取：5g的绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中。 注意选择鲜嫩、颜色浓绿，因为色素含量较高，否则叶绿素含量低， 实验效果不明显。 9 （2）方法步骤： ①提取绿叶中的色素 过滤 收集 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中(单层尼龙布)进行过滤。 用棉塞塞严（目的是防止乙醇挥发和色素氧化）。 用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸: 防止色素吸附在纸上 色素均匀扩散，更好地分离 防止层析液在边缘扩散过快，使色素在滤纸上扩散均匀 笔墨中的色素会也能随层析液扩散，对从绿叶中提取的色素造成污染。 细、直、齐：使分离的色素带平整、不重叠 （2）方法步骤： 积累更多的色素，使分离出的色素带清晰 铅笔线 滤液细线 11 （2）方法步骤： 防止层析液中的成分挥发(丙酮、苯等有毒) 不能让滤液细线触及层析液： 防止色素溶解在层析液中， 导致实验失败观察不到色素带 12 （3）实验结果 上 下 （橙黄色） （黄色） （蓝绿色） （黄绿色） 类胡萝卜素 叶绿素 1、色素带的位置说明什么问题？ 2、色素带的宽窄说明什么问题？ 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 含量约占3/4 含量约占1/4 溶解度的大小 色素含量的多少 1、绿叶中色素的提取和分离 13 观察滤纸条上出现的色素带，将出现以下结果。 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 最少 较少 较多 最多 最高 较高 较低 最低 最快 较快 较慢 最慢 （3）实验结果 拓展实验 如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？ 会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为: __________________________________________________________； 胡萝卜素橙黄色、叶黄素黄色、叶绿素a蓝绿色、叶绿素b黄绿色 1、绿叶中色素的提取和分离 异常现象的分析 若色素提取液呈淡绿色的，其原因有: ①选材不当，未选择新鲜绿叶或称取的新鲜绿叶量过少，色素含量少。 ②加入的无水乙醇过多，导致色素溶液浓度小。 ③未加碳酸钙或加入的过少，色素分子（主要是叶绿素）部分破坏。 ④研磨不充分或研磨速度太慢，乙醇挥发，色素未能充分提取出来。 若色素带颜色较浅，其原因有: ⑤划滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少 ⑥层析时，部分滤液细线已触及层析液